置换密码.docx
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置换密码
实验3置换密码
一、实验目的
学习常见的古典密码学算法，通过编程实现置换密码算法，加深对古典密码体制的了解，为深入学习密码学奠定基础。
二、实验原理
古典密码算法曾被广泛应用，大都比较简单，使用手工和机械操作来实现加密和解密。
它的主要应用对象是文字信息，利用密码算法实现文字信息的加密和解密。
下面介绍另一种常见的具有代表性的古典密码算法----置换密码。
置换密码算法的原理是不改变明文字符，而是按照某一规则重新排列消息中的比特或字符顺序，才而实现明文信息的加密。
置换密码有时又称为换位密码。
矩阵换位法是实现置换密码的一种常用方法。
它将明文中的字母按照给定的顺序安排在一个矩阵中，然后用根据密钥提供的顺序重新组合矩阵中的字母，从而形成密文。
例如，明文为attackbeginsatfive，密钥为cipher，将明文按照每行6个字母的形式排在矩阵中，形成如下形式：
根据密钥cipher中各个字母在字母表中出现的先后顺序，给定一个置换：
根据上面的置换，将原有居住中的字母按照第１列、第４列、第５列、第３列、第２列、第６列的顺序排列，则有下面的形式：
从而得到密文：
ａｂａｔｇｆｔｅｔｃｎｖａｉｉｋｓｅ
其解密过程是根据密钥的字母数作为列数，将密文按照列、行的顺序写出，再根据由密钥给出的矩阵置换产生新的矩阵，从而恢复明文。
三、实验所需仪器、设备
运行Windows操作系统的PC机，具VC++（Windows）等C语言编译环境。
四、实验内容和要求
1．根据实验原理部分对置换密码算法的介绍，自己创建明文信息，并选择一个密钥，编写置换密码算法的实现程序，实现加密和解密操作。
2．要求上述密码算法最后的实现程序提供加密和解密两个接口：
intencrypt（）和intdecrypt（），当加密或者解密成功时返回CRYPT_OK，失败时返回CRYPT_ERROR。
五．实验报告要求
要求提供算法实现程序和实验测试结果（用截图）。
加密源程序
importjava.util.Scanner;
publicclassReplace_encryption{
Stringstr_1="attackbeginsatfive";//明文字符串
Stringstr_2="cipher";//密钥
intlen_2=str_2.length（）;//密钥长度
intlen_1=str_1.length（）;//明文的长度
intlen_3=len_1/len_2;
intcount=0;
int[]in=newint[len_2];
char[]ch;
char[][]ch_1=newchar[len_3][len_2];
char[][]ch_2=newchar[len_3][len_2];
publicchar[][]Replace（）{
for（inti=0;istr_1.getChars（count,count+len_2,ch_1[i],0）;
count=count+len_2;
}
System.out.println（"明文：
"）;
for（inti=0;ifor（intj=0;jSystem.out.print（ch_1[i][j]+""）;
}
}
System.out.println（）;
for（inti=0;ifor（intj=1;j<=6;j++）{
switch（j）{
case1:
{
ch_2[i][0]=ch_1[i][0];
break;
}//1
case2:
{
ch_2[i][1]=ch_1[i][3];
break;
}//4
case3:
{
ch_2[i][2]=ch_1[i][4];
break;
}//5
case4:
{
ch_2[i][3]=ch_1[i][2];
break;
}//3
case5:
{
ch_2[i][4]=ch_1[i][1];
break;
}//2
case6:
{
ch_2[i][5]=ch_1[i][5];
break;
}//6
}
}
}
returnch_2;
}
publicvoidShow（char[][]ch_3）{
in[0]=1;
in[1]=4;
in[2]=5;
in[3]=3;
in[4]=2;
in[5]=6;
System.out.println（"密文：
"）;
for（inti=0;i<6;i++）{
for（intj=1;j<=6;j++）{
if（j==in[i]）{
for（intl=0;l<3;l++）{
System.out.print（ch_3[l][in[i]-1]+""）;
}
}
}
}
}
}
解密源程序
publicclassReplace_decryption{
Stringstr_1="abatgftetcnvaiikse";//密文字符串
Stringstr_2="cipher";//密钥
intlen_2=str_2.length（）;//密钥长度6
intlen_1=str_1.length（）;//明文的长度
intlen_3=len_1/len_2;
intcount=0;
int[]in=newint[len_2];
char[]ch;
char[][]ch_1=newchar[len_2][len_3];
char[][]ch_2=newchar[len_2][len_3];
char[][]ch_3=newchar[len_2][len_3];
publicchar[][]Replace（）{
for（inti=0;istr_1.getChars（count,count+len_3,ch_1[i],0）;
count=count+len_3;
}
System.out.println（"密文：
"）;
for（inti=0;ifor（intj=0;jSystem.out.print（ch_1[i][j]+""）;
}
}
System.out.println（）;
for（inti=0;ifor（intj=1;j<=6;j++）{
switch（j）{
case1:
{
ch_2[0][i]=ch_1[0][i];
break;
}//1
case2:
{
ch_2[3][i]=ch_1[1][i];
break;
}//4
case3:
{
ch_2[4][i]=ch_1[2][i];
break;
}//5
case4:
{
ch_2[2][i]=ch_1[3][i];
break;
}//3
case5:
{
ch_2[1][i]=ch_1[4][i];
break;
}//2
case6:
{
ch_2[5][i]=ch_1[5][i];
break;
}//6
}
}
}
//for（inti=0;i//for（intj=0;j//System.out.print（ch_2[i][j]+""）;
//}
//}
returnch_2;
}
publicchar[][]Exchange（char[][]ch）{
for（inti=0;ifor（intj=1;j<=6;j++）{
switch（j）{
case1:
{
ch_3[0][i]=ch_2[0][i];
break;
}//1
case2:
{
ch_3[3][i]=ch_2[1][i];
break;
}//4
case3:
{
ch_3[4][i]=ch_2[2][i];
break;
}//5
case4:
{
ch_3[2][i]=ch_2[3][i];
break;
}//3
case5:
{
ch_3[1][i]=ch_2[4][i];
break;
}//2
case6:
{
ch_3[5][i]=ch_1[5][i];
break;
}//6
}
}
}
//for（inti=0;i//for（intj=0;j//System.out.print（ch_3[i][j]+""）;
//}
//}
returnch_3;
}
publicvoidShow（char[][]ch_3）{
System.out.println（"明文：
"）;
for（inti=0;ifor（intj=0;jSystem.out.print（ch_3[j][i]+""）;
}
}
}
}
测试源程序
publicclassTest{
publicstaticvoidmain（String[]args）{
char[][]ch1;
char[][]ch2;
char[][]ch3;
System.out.println（"*****************加密*****************"）;
Replace_encryptionre=newReplace_encryption（）;
ch1=re.Replace（）;
re.Show（ch1）;
System.out.println（）;
System.out.println（"*****************解密*****************"）;
Replace_decryptionrd=newReplace_decryption（）;
ch2=rd.Replace（）;
ch3=rd.Exchange（ch2）;
rd.Show（ch3）;
}
}
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